Question

16．細心的小明發(fā)現(xiàn)：“瓢潑大雨”以很大的速度落到地面，“毛毛細雨”則緩慢地飄落到地面．這是怎么回事呢？老師告訴他，從高空下落的物體，速度會越來越大，而所受空氣阻力也會隨速度的增大而增大，因此物體下落一段距離后將以某一速度做勻速直線運動，通常把這個速度稱為收尾速度．小明研究發(fā)現(xiàn)，在相同環(huán)境下，球形物體下落的收尾速度v與球的半徑r和質(zhì)量m有關(guān)．下表為小明某次研究的實驗數(shù)據(jù)．

小球編號	1	2	3	4	5
小球的質(zhì)量m（×10-3千克）	2	5	45	40	40
小球的半徑r（×10-2米）	0.5	0.5	1.5	2	4
小球的收尾速度v（米/秒）	16	40	40	20

（1）通過比較1號和2號小球可以得出結(jié)論：在相同環(huán)境下，小球半徑相同時，小球質(zhì)量越大，小球的收尾速度越大．
（2）根據(jù)二力平衡知識，可以確定編號為4號的小球，受到的最大阻力為0.392牛．
（3）小明想探究小球的收尾速度與小球的半徑是否有關(guān)．與4號小球做對比，請給5號小球的質(zhì)量設置合適的數(shù)據(jù)填在表中，以便完成探究．

Answer 1

分析 （1）比較1號和2號小球可知，兩者的半徑相同，小球的質(zhì)量越大，收尾速度越大；
（2）小球在勻速直線運動時受到的阻力最大，此時處于平衡狀態(tài)，二力平衡時兩個力大小相等；
（3）探究小球的收尾速度與小球的半徑是否有關(guān)時，應控制小球的質(zhì)量不變，改變小球的半徑．

解答 解：（1）從表格數(shù)據(jù)中可得：小球1和小球2半徑相同，質(zhì)量大的收尾速度也大，故可得出的結(jié)論：在相同環(huán)境下，小球半徑相同時，小球質(zhì)量越大，小球的收尾速度越大．
（2）根據(jù)二力平衡的條件可知，4號小球在接近地面時作勻速運動，所受空氣阻力也會隨速度的增大而增大，受到的最大阻力：f=G=mg=0.04kg×9.8N/kg=0.392N；
（3）根據(jù)控制變量法，可以讓4號和5號小球質(zhì)量相等，都是40g，只改變小球半徑．半徑越大，小球收尾速度越小．所以5號小球的收尾速度大約在小于20m/s的范圍內(nèi)．
故答案為：（1）小球半徑相同時，小球質(zhì)量越大，小球的收尾速度越大；（2）二力平衡；0.392；（3）40．

點評 本題考查學生對二力平衡概念的掌握情況．需要利用所學知識，解釋收尾速度的概念．